Glykolýza - čo sa to v tom cytosole deje?

AUTOR: Libor Sokoli

 

Glukóza patrí medzi základné zdroje energie. Medzi najdôležitejší sled reakcií patrí glykolýza, ktorou sa v organizme katabolickou cestou z D-glukózy získava energia. Táto D-glukóza je pre niektoré bunky živinou, pre iné výhradným zdrojom energie.

V jednoduchosti však môžeme povedať, že v glykolýze ide o premenu glukózy na pyruvát, ktorý po aktivácii vstupuje do Krebsovho cyklu (syn. citrátový cyklus, cyklus trikarboxylových kyselín).

Samotná glykolýza je premena D-glukózy po pyruvát, ktorá pozostáva z 10 krokov, ktorým sa budeme venovať.

1. reakcia katalyzovaná hexokinázou

V úvodnom kroku glykolýzy sa D-glukóza aktivuje fosforyláciou na fosfátový ester glukóza-6-fosfát. Ako „darca“ fosfátoveho zvyšku nám slúži ATP. Reakcia prebieha v prítomnosti horečnatých katiónov (Mg2+) a je katalyzovaná enzýmom hexokináza.

2. izomerizácia katalyzovaná glukóza-6-fosfátizomerázou

Aktivovaná glukóza-6-fosfát je transformovaná („izomerovaná“) na fruktózu-6-fosfát pomocou enzýmu glukóza-6-fosfátizomeráza.

3. reakcia katalyzovaná fosfofruktokinázou

Tretím krokom reakcie je fosfofruktokinázová reakcia, ktorá je najvýznamnejšou a zároveň regulačnou reakciou celej glykolýzy V tejto reakcii dochádza k prenosu fosfátového zvyšku na fruktózu-6-fosfát v prítomnosti katiónov Mg2+ a ako zdroj tohto zvyšku nám opäť slúži ATP. Produktom je fruktóza-1,6-bisfosfát.

4. štiepenie aldolázou

Fruktóza-1,6-bisfosfát je aldolázou štiepená na dve triózy, konkrétne glyceraldehyd-3-fosfátdihydroxyacetónfosfát.

5. premena trióz enzýmom triózafosfátizomeráza

Vzniknutý glyceraldehyd-3-fosfát a dihydroxyacetónfosfát sa môžu „premieňať“ vo vratnej reakcii pomocou enzýmu triózafosfátizomeráza.

6. oxidačná reakcia katalyzovaná glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenázou

Základným krokom celej glykolýzy je oxidácia glyceraldehydu-3-fosfátu v prítomnosti NAD+ (nikotínamid-adenín-dinukleotid) a prenos anorganického zvyšku fosfátu (Pi) za vzniku 1,3-bisfosfoglycerátu. Ten predstavuje makroergický medziprodukt glykolýzy.

Majme na pamäti, že z fruktózy-1,6-bisfosfátu nám vznikli dve molekuly glyceraldehydu-3-fosfátu, a teda výsledkom tejto reakcie sú dve molekuly 1,3-bisfosfoglycerátu a 2x NADH + H+. Od tohto kroku nám teda vzniká všetko v dvojnásobnom množstve.

7. prenos fosfátového zvyšku pomocou fosfoglycerátkinázy

V tejto reakcii nám vzniká po prvý raz energia vo forme ATP a to tak, že enzým fosfoglycerátkináza prenesie fosfátový zvyšok na ADP za vzniku 3-fosfoglycerátu. Reakcia prebieha v prítomnosti katiónov Mg2+.

8. izomerizácia pomocou fosfoglycerátmutázy

Ďalší krok je veľmi jednoduchý: z 3-fosfoglycerátu nám pomocou fosfoglycerátmutázy vzniká konštitučný izomér 2-fosfoglycerát.

9. dehydratácia pomocou enolázy

V tomto kroku sa vzniknutý 2-fosfoglycerát pomocou enolázy dehydratuje na makroergickú zlúčeninu fosfoenulpyruvát za odstúpenia molekuly vody.

10. prenos fosfátového zvyšku pomocou pyruvátkinázy

V záverečnom kroku glykolýzy sa z fosfoenolpyruvátu prenáša posledný fosfátový zvyšok na ADP za vzniku ATP pomocou enzýmu pyruvátkináza. Vzniká molekula pyruvátu.

V cykle 10-tich krokov nám vznikli 2 molekuly pyruvátu, ktoré nám po aktivácii vstúpia do Krebsovho cyklu, alebo sa môžu premieňať v cykloch anaeróbnej glykolýzy. Je potrebné aby sme si zrekapitulovali celkový energetický zisk (v podobe ATP) aeróbnej glykolýzy od glukózy po pyruvát. Okrem toho treba pripomenúť, že súčasťou glykolýzy je aj tvorba 2 molekúl NADH + H+, ktoré sa využijú v dýchacom reťazci na tvorbu ďalších molekúl ATP.

Tab. Energetická bilancia glykolýzy
3. reakcia-2 ATP
7. reakcia+2 ATP
10. reakcia+2 ATP
z molekúl NADH + H++6 ATP
dokopy:8 ATP

Zoznam použitej literatúry:

SURŽIN, J. - LEDVINA, M. – 2002. Lekárska biochémia (1). Košice – Hradec Králové: Vydavateľ Michal Vaško, Ružová 22, 080 01 Prešov, 2002. 368 s. ISBN 80-7165-326-8

Zoznam obrázkov:

[1] Dostupné na internete. [cit. 2017-01-22] https://biochemianstuff.files.wordpress.com/2013/04/subs9.png

[2] Dostupné na internete. [cit. 2017-01-22] http://www.microbiologyinfo.com/glycolysis-10-steps-explained-steps-by-steps-with-diagram/

 

Recenzent: 

RNDr. Marcela Valko-Rokytovská, PhD.